tecnologia
settembre 2015

GNL: sviluppi e sinergie per il settore dei trasporti

Flavio Mariani

Il GNL (gas naturale liquefatto) è presente da tempo nel quadro energetico internazionale, ma oggi è di maggiore interesse, e si valorizzano i suoi aspetti innovativi. Oltre il 30% degli scambi commerciali di gas naturale riguarda la forma liquida e la quota è in aumento, anche per la sua flessibilità sul piano operativo e commerciale. L’interesse per il GNL cresce anche nel settore trasportiIl GNL è gas naturale portato allo stato liquido con raffreddamento al di sotto della temperatura di ebollizione a una data pressione. Le condizioni tipiche di esercizio sono tra -161°C a 1 bar, e -110°C a 18 bar. La liquefazione riduce il volume specifico di ~600 volte. La forma liquida accumula in serbatoio quantità d’energia confrontabili col gasolio, e 3 volte superiori al CNG (gas naturale compresso). Per questo il GNL è indicato per l’impiego nei mezzi pesanti su lunghe tratte.

La liquefazione usa cicli frigoriferi a compressione, a vari livelli di complessità, e in una vasta gamma di taglie d’impianto e rendimenti. Può essere fatta anche con cicli termici che impiegano azoto liquido come fonte fredda. Il gas naturale ha caratteristiche variabili in funzione del giacimento di produzione, pur restando entro il campo di intercambiabilità imposto dalle norme. Anche la composizione del GNL è quindi variabile secondo l’origine.

Per tratte superiori a 3-4.000 km, la soluzione GNL può essere più conveniente rispetto al gasdotto. I terminali di rigassificazione sono in aumento. L’Italia ne ha tre: Panigaglia (La Spezia) su terra, Rovigo e Livorno fuori costa. In Europa vi sono ~20 terminali attivi, e altri sono in programma. La quota di gas naturale (gassoso + liquido) commercializzato a livello globale è prevista in aumento del 22% al 2030. Si stima che almeno l’85% di questo incremento riguardi GNL.Metauto22-Settembre2015-CHART LNG Wagon

Norme attuali

Produzione, trasporto e impiego di GNL iniziarono negli anni ’60. Allora non c’erano norme specifiche. Approvazione e omologazione dei serbatoi (stazionari o trasportabili) erano basati su soluzioni di buona tecnica suggerite dall’industria del settore e accettate dalle autorità di regolazione.

Il Nord America introdusse regolamenti legali vincolanti sul GNL alla fine degli anni ’60 (NFPA). Il resto del mondo per un certo tempo adottò queste norme in aggiunta a quelle nazionali. Oggi sono in applicazione normative specifiche internazionali (ISO) e europee (CEN) anche per il GNL. Per le applicazioni stazionarie ad esempio è in applicazione la PED (2014/68/UE), e le sue norme armonizzate. Per i serbatoi trasportabili GNL, sono in applicazione la ADR/RID e la TPED e le rispettive norme armonizzate.

Il CEN/TC 326 ha varato in aprile 2015 nuovi gruppi di lavoro per le norme europee sui distributori GNL autotrazione e le norme operative. L’iniziativa applica la Direttiva europea sull’implementazione dell’infrastruttura di rifornimento per i carburanti alternativi (DAFI, 2014/94/EU) varata in settembre 2014. Essa impone agli stati membri di creare strategie di sviluppo della rete distributiva, e predisporre un quadro normativo per i carburanti alternativi entro il 2016. La norma europea prende spunto dalla norma ISO/DIS 16924 Natural gas fueling stations – GNL stations for fueling vehicles.Metauto22-Settembre2015-VOS Logistics

Normativa nazionale

Il Comitato Centrale Tecnico Scientifico (CCTS) del Corpo Nazionale dei Vigili del Fuoco, nel marzo 2015 ha approvato la norma di prevenzione incendi per costruzione, installazione e gestione delle infrastrutture di stoccaggio di GNL per autotrazione. Essa fissa i requisiti di sicurezza per la realizzazione e la gestione degli impianti con serbatoio criogenico fisso di capacità fino a 50 tonnellate (~100 m3) per distributori e altri usi.

Normativa per i veicoli a GNL

Nel 2014 si sono introdotte norme nel Regolamento UN ECE R110 per i componenti GNL del settore auto, incluso il serbatoio (ECE ONU R 110 – 01  Revision 3 – Amendment 1 Supplement 2 to the 01 series of amendments). È ora possibile l’omologazione unica di questi veicoli valida per circa 50 paesi, europei ed extraeuropei. Sono allo studio modifiche alla Direttiva 94/55/CE (ADR) sul trasporto merci pericolose, per l’omologazione di veicoli a GNL (oltre a CNG e GPL) adibiti al trasporto di queste merci.

L’ISO/TC22/SC41/SC4 prepara norme internazionali sui componenti di bordo per veicoli a GNL:

  • ISO FDIS 12614 – Parti 1÷18 – componenti GNL di bordo
  • ISO FDIS 12617 – valvola di carica fino a 3,1 MPa
  • ISO DIS 19723 – Parti 1 e 2 – sistema GNL di bordoMetauto22-Settembre2015

Alcuni fatti recenti

La Cina nel 2008 aveva 15 distributori di GNL. Oggi sono 3.000. Il mezzi pesanti a GNL erano 6.800 nel 2010. Oggi sono ~100.000 (60.000 carri e 40.000 bus). Gli USA nel 2013 avevano ~6.000 mezzi pesanti a GNL e 209 distributori. L’Europa nel 2014, aveva ~1.500 mezzi pesanti a GNL e 50 distributori. Il numero aumenterà grazie alle favorevoli politiche della UE, e ai progetti finanziati dalla Commissione Europea focalizzati sullo sviluppo delle infrastrutture GNL per carri e navi.  

Iveco ha consegnato 30 Stralis Hi-Way GNL Euro VI, ultimo modello di carro pesante a GNL, a LC3, società di distribuzione merci. Lo Stralis Natural Power ha un motore Cursor 8 C-GNL Euro VI, un serbatoio GNL da 510 l e 4 bombole di CNG da 70 l; autonomia totale: 750 km. Risparmia oltre il 10% sul carburante.

La Universal GNL Solutions gestisce in Texas 4 carri a GNL, primi di una flotta di 95. Trasportano un carico di 40 t per 1.200 km con un pieno di GNL. Il nuovo motore a gas Cummins Westport ISX12G400HP ha un sistema GNL Westport ICEPACK 240 con due serbatoi.

Anche le applicazioni marine crescono. Nel 2014 c’erano nel mondo 48 navi a GNL, e 53 erano in costruzione. Sono in servizio 370 navi metaniere per GNL, molte con capacità superiore a 100.000 m3; diverse funzionano anche a GNL.

In aprile 2015 il F.-A.-Gauthier, primo traghetto italiano a GNL della Fincantieri, è stato varato nel cantiere di Castellammare di Stabia, diretto a Matane, (Canada), per la Société des traversiers du Québec (STQ). Ha 4 motori dual-fuel, funzionanti a GNL o marine diesel oil (MDO). È  lungo 133 m e largo 22 m; ha una velocità di crociera di 22 nodi.

La Kvitbjorn danese è stata la prima grande nave da carico a rifornirsi di GNL nel porto di Cartagena. Lunga 112 m, larga 21 m, stazza 9.132 t. La Repsol ha erogato 136 ton di GNL, da 7 autobotti. Ha serbatoi da 400 m3 di GNL, e motori Rolls Royce a solo GNL.

È la prima al mondo a compiere la traversata tra Asia ed Europa a solo GNL. La nave sorella Kvitnos, della Nor Lines è in servizio da giugno. Grazie alle tecnologie applicate, e al disegno della nave, gli armatori vantano risparmi di emissioni di CO2 fino al 40%.

La General Dynamics NASSCO ha lanciato nel cantiere di San Diego il TEU Isla Bella 3.100, la prima nave porta container al mondo a GNL. Sarà in servizio nella flotta della TOTE (US), tra Jacksonville, Florida e San Juan, Porto Rico.

La DEME ha ordinato alla olandese Royal IHC due draghe con motori dual fuel a GNL, operative nel 2016. Avranno capacità di carico di 8.000 e 3.500 m³, e una lunghezza di 104 m.

Il F.A.Gauthier, primo traghetto italiano a GNL della Fincantieri varato nel cantiere di Castellammare lo scorso aprile
Il F.A.Gauthier, primo traghetto italiano a GNL della Fincantieri varato nel cantiere di Castellammare lo scorso aprile

Mezzi e applicazioni speciali

La Prometheus Energy Group ha annunciato un accordo di fornitura di GNL, oltre ai relativi apparati (stoccaggio mobile GNL, sistema di vaporizzazione e servizi tecnici), alla WPX Energy, per le sue attività di trivellazione nel San Juan basin. Anche con l’assetto 50% gas di pozzo e 50% GNL i costi sono inferiori al gasolio. Prometheus dal 2010 ha fornito gas a 40 impianti e scavato 1.200 pozzi consumando solo GNL.

GDF Suez GNL Solutions ha aperto a Leeuwarden (Olanda) il primo distributore GNL per veicoli commerciali. Il programma prevede altri 15 impianti simili nel paese.

La VTG ha costruito due prototipi di vagone ferroviario per trasporto di GNL. Sostituiscono 4 carri cisterna o 5 containers. Il serbatoio (Chart Ferox) mantiene il liquido fino a 6 settimane.

La HAM sta sviluppando il suo quinto distributore mobile, per una stazione di servizio a Rubena, Burgos (Spagna). La HAM ha in servizio 3 stazioni mobili in Spagna, e una in Olanda.

La GFS Corp offre in Sud America il suo sistema di trasformazione a GNL (EVO-MT) per i giganteschi carri da miniera. Offre sistemi per 4 modelli: Caterpillar 777 e 793 e Komatsu 830 e 930. Alcuni di questi carri Caterpillar e Komatsu a GNL hanno accumulato decine di migliaia di ore in servizio soddisfacente in miniere negli USA occidentali.